PCB 設計流程、規範和技巧 ― 用 KiCad 設計 DDS 信號發生器

本書重點講述了PCB 工程設計流程及各個環節的設計要點和設計規範。 以 KiCad 這款免費、 開源, 並 且資源生態日趨強大的 PCB 設計工具為例, 通過一個實際的設計案例製作一款簡易的 DDS 任意信號發生 器, 結合完整的 PCB 設計流程, 以理論結合實際項目的方式, 對 PCB 設計的各個環節作了具體的講述。 書中提到的所有知識和技能要點, 不止針對 KiCad 這一款工具軟件, 對於任何一款PCB 設計工具同樣 適用。 本書詳細講述瞭如何高效地閱讀數據手冊, 掌握基本的調試技巧, 考慮電磁兼容方面的問題。 此 外, 書中還列舉了一些與 PCB 設計相關的網絡資源和元器件模型庫。 本書適合從事硬件設計的相關技術人員閱讀, 也可以作為電子、 電氣、 自動化設計等相關專業人員的 學習和參考用書, 還可供參加電子設計類競賽或喜歡動手電子製作的學生和技術人員參考。

 

目錄

 

 

第1章PCB是什麽

 

1.1PCB是做什麽用的

 

1.2PCB上有什麽

 

1.3焊接一塊PCB來體驗一下

 

1.3.1PCB焊接前的準備

 

1.3.2PCB的手工焊接流程及基本要求

 

1.4總結

 

第2章PCB是怎樣設計出來的

 

2.1讓電腦來輔助你設計

 

2.2選哪款設計工具合適

 

2.2.1選用的一般原則

 

2.2.2常用的幾款PCB設計工具

 

2.3掌握一些設計資源會助你事半功倍

 

2.4安裝一款工具，體驗一下流程

 

2.4.1KiCad的下載和安裝

 

2.4.2KiCad的主要功能

 

2.4.3KiCad的設計流程

 

2.5總結

 

第3章設計的核心——電路構成及器件選用

 

3.1抓住系統構成的核心要點

 

3.2基本電路理論和公式

 

3.3系統構成及各部分的工作原理

 

3.3.1電源

 

3.3.2傳感器部分——將被測的物理量轉換為電信號，對物理世界

用電信號來表徵

 

3.3.3模擬信號調理

 

3.3.4數據轉換ADC和DAC

 

3.3.5數字信號/邏輯處理

 

3.3.6微控制器/微處理器——智能硬件和物聯網產品的核心

 

3.3.7網絡通信——物與物之間的連接

 

3.4元器件的選用原則

 

3.5元器件選用渠道

 

3.5.1通過網站平臺，根據型號或關鍵詞進行搜索

 

3.5.2專業媒體的新產品介紹

 

3.5.3其他渠道

 

3.6總結

 

3.7實戰項目： “低成本DDS任意信號發生器”的製作

 

 

 

 

 

第4章電子產品設計流程

 

4.1從創意到方案設計

 

4.1.1頭腦風暴

 

4.1.2方案評估

 

4.1.3方案設計及器件選型

 

4.2輔助的設計/驗證工具

 

4.3PCB的設計

 

4.3.1邏輯設計——原理圖

 

4.3.2物理實現——PCB佈局、布線

 

4.4總結

 

4.5實戰項目： “低成本DDS任意信號發生器”的方案分析及器件選型

 

第5章會高效閱讀英文數據手冊很重要

 

5.1數據手冊一定要看英文、正確的版本

 

5.2英文數據手冊的重要組成

 

5.2.1首頁都是關鍵信息匯總頁

 

5.2.2引腳定義信息頁面

 

5.2.3極限工作條件和推薦工作條件頁面

 

5.2.4元器件的關鍵性能和各參數之間的關系曲線

 

5.2.5元器件應用中需要特別註意的地方

 

5.2.6元器件的封裝信息

 

5.2.7元器件之間連接的時序圖

 

5.2.8參考設計的參考

 

5.3實戰項目： “低成本DDS任意信號發生器”中的元器件數據手冊閱讀要點

 

第6章每一個器件都由其“庫”來表徵

 

6.1三個環節分別需要的“庫”信息

 

6.2原理圖“符號”的構成要素

 

6.3元器件“封裝”的構成要素

 

6.4元器件“器件信息”的構成要素

 

6.5元器件庫的幾種構建方式

 

6.6總結

 

6.7實戰項目： “低成本DDS任意信號發生器”中的元器件庫的構建

 

第7章用原理圖來構建電路連接

 

7.1原理圖是用來乾什麽的

 

7.2原理圖構成

 

7.3什麽才是一個好的原理圖

 

7.4原理圖的繪制流程及要點

 

7.5總結

 

7.6實戰項目： “低成本DDS任意信號發生器”的原理圖說明

 

第8章佈局——實際排列位置很重要

 

8.1元器件佈局的核心要點

 

8.2元器件佈局的步驟

 

8.3總結

 

8.4實戰項目： “低成本DDS任意信號發生器”的元器件佈局

 

第9章布線

 

9.1瞭解PCB製造廠商的製造規範

 

9.2確定板子的層數並定義各層的功能

 

9.3設定布線的規則

 

9.4換層走線及過孔的使用及設置

 

9.5關鍵信號線走線

 

9.6布線的一般規則

 

9.7鋪地/電源

 

9.8使用PCB散熱

 

9.9檢查

 

9.10調整絲印

 

9.11實戰項目： “低成本DDS任意信號發生器”的PCB布線要點

 

第10章打板

 

10.1PCB和PCBA

 

10.2PCB制板工序

 

10.3需要提供的文件

 

10.4PCB制板要考慮的因素

 

10.5工藝參數參考

 

10.6建議可以PCB打樣的主要廠商

 

10.7在線估價和下單

 

10.8實戰項目： “低成本DDS任意信號發生器”的Gerber文件生成

 

第11章巧婦難為無米之炊——備料

 

11.1產生BOM和備料的時間點

 

11.2怎樣才是一個好的BOM

 

11.3採購流程和原則

 

11.4採購貨源渠道

 

11.5實戰項目： “低成本DDS任意信號發生器”中的元器件備料

 

第12章見證奇跡的時刻——調試

 

12.1焊接是調試電路板的基本功

 

12.1.1用熱風槍進行器件的拆卸和安裝

 

12.1.2使用迴流爐

 

12.2必備的調試工具——測試測量儀器

 

12.2.1常規的測量四大件

 

12.2.2口袋儀器

 

12.3PCB的調試流程

 

12.3.1制訂調試計劃

 

12.3.2裸板測試

 

12.3.3焊接測試

 

12.4PCB的測試及報告 

 

第13章電磁帶來的“困擾”及對策

 

13.1“地”的處理

 

13.1.1設備接“大地”

 

13.1.2內部信號的模擬地和數字地

 

13.1.3常見的一些接地方法

 

13.1.4PCB設計中對地的處理

 

13.2去耦電容的選用

 

13.2.1去耦電容的作用

 

13.2.2去耦電容的選擇

 

13.2.3電容位置的擺放

 

13.3多層板的設計要點

 

13.4高速信號的設計要點 

 

第14章設計資源參考

 

14.1電子工程師常用資源參考網站

 

14.2主要元器件製造廠商

 

14.3PCB設計工具

 

14.4PCB設計庫資源

 

14.5電路模擬工具

 

14.6項目參考網站

 

14.7開源平臺及提供商

 

第15章元器件常用原理圖符號和PCB封裝

 

15.1電阻

 

15.2電容

 

15.3電感

 

15.4按鍵/開關

 

15.5電源

 

15.6二極管

 

15.7三極管

 

15.8數字邏輯門

 

15.9集成電路(IC)

 

15.10獨特的IC： 運算放大器和穩壓器

 

15.11晶體和諧振器

 

15.12接頭和連接器

 

15.13電機、變壓器、揚聲器和繼電器

 

15.14熔絲和PTC

 

15.15非元器件符號

 

第16章實戰項目： 低成本DDS任意信號發生器

 

16.1項目需求

 

16.2項目方案

 

16.3元器件庫的獲取和構建

 

16.4原理圖繪制

 

16.5元器件的佈局

 

16.6PCB布線

 

16.7生產文件Gerber的生成及檢查

 

16.8BOM的生成